淺析分布式電源對低壓配電網(wǎng)線損的影響

摘 要 分布式電源已在全球范圍內(nèi)得到許多人的重視。由于其特殊的連接形式，易受配電網(wǎng)的負(fù)荷分布影響。本文主要剖析分布式電源對低壓配電網(wǎng)線損的影響，按照負(fù)荷的均勻、遞增、遞減、等腰分布狀態(tài)進(jìn)行合理仿真，從而掌握分布式電源影響低壓配電網(wǎng)線損的客觀規(guī)律，以期為相關(guān)工作開展提供必要的參考。

關(guān)鍵詞 分布式電源 低壓配電網(wǎng) 線損

分布式電源通常都特指電量儲備小于50MW的電源裝置，通常可按分布式發(fā)電和儲能裝置來區(qū)別。現(xiàn)階段，市面上主要的分布式發(fā)電電源有以太陽能、風(fēng)能、地?zé)釣橹饕茉吹陌l(fā)電站、微型燃?xì)廨啓C(jī)、采用生物能為主能源的發(fā)電裝置、燃料電池等。

一、分布式電源的工作原理及并網(wǎng)特點

分布式電源的工作原理為，在普通用戶負(fù)荷側(cè)進(jìn)行安裝，在運行模式上可按獨立或并網(wǎng)兩種形式展開。如此靈活的工作模式能夠為不同區(qū)域和不同用戶提供輸電服務(wù)，不斷滿足增長型負(fù)荷需求。

低壓配電網(wǎng)常常采用閉環(huán)設(shè)計并以開環(huán)方式運行，其結(jié)構(gòu)呈輻射狀。分布式電源并入低壓配電網(wǎng)后，在整個配電系統(tǒng)中對電網(wǎng)損耗分布產(chǎn)生了較深的影響，原屬單電源輻射性網(wǎng)絡(luò)的配電系統(tǒng)極易變?yōu)槎喙?jié)點的弱性網(wǎng)絡(luò)。一旦有用電負(fù)荷接入到配電系統(tǒng)后，系統(tǒng)電網(wǎng)損耗在所難免。在錯雜繁多的線路分布中，每一條支部損耗量取決于流經(jīng)該線路的電流大小，也容易受系統(tǒng)各分支線路的電阻影響。因此，適當(dāng)?shù)販p少支路電阻并控制流經(jīng)線路的電流能夠緩解系統(tǒng)的電網(wǎng)損耗。而在用電負(fù)荷端加入分布式電源后，配電系統(tǒng)向該負(fù)荷輸送的電流就會相應(yīng)減少，從而降低了網(wǎng)絡(luò)損耗。當(dāng)然，分布式電源應(yīng)接在用電負(fù)荷側(cè)的何處位置、需要提供多少容量，都會影響分布式電源對電網(wǎng)線損。

二、低壓配電網(wǎng)不同負(fù)荷分布模型

要分析低壓配電網(wǎng)的不同負(fù)荷分布模型，需要建立必要的數(shù)學(xué)分析。配電系統(tǒng)線路的單位長度所具備的阻抗為Z=r+jx。我們將輸電線路中某點X處的負(fù)荷電流記為ρ（x），將用戶饋線某處流往線端的總電流為I（x），則將線端A記作電流始端，線端B記作數(shù)學(xué)模型計算的原始零點。對于均勻負(fù)荷而言，分布式電流未接入系統(tǒng)前，總電流和損耗為：

（1）

（2）

如選擇在線路的K處接入分布式電源，電源電流為，則饋線某處X的總電流為：

（3）

則能夠得出當(dāng)前線路的損耗總量為：

（4）

上述計算是建立負(fù)荷模型求分布式電源接入前和接入后的損耗，借助這樣的思想，可求出遞增、遞減、等腰三種類別的負(fù)荷模型下分布式電源的接入前后損耗變化。

通過分析可知，當(dāng)分布式電源要想獲得最優(yōu)接入位置和容量時，應(yīng)該做到接入前后的損耗差值最小，即存在更客觀的約束條件。

（5）

通過必要的優(yōu)化計算，比較分布式電源接入到以均勻負(fù)荷、遞增負(fù)荷、遞減負(fù)荷、等腰負(fù)荷等分布模型的最優(yōu)位置和容量，分布式電源接入到低壓配電網(wǎng)中所產(chǎn)生的線損將受到接入位置與容量的影響，只有積極掌握正確的分布式電源接入方式，才能更合理地控制系統(tǒng)出現(xiàn)的線損。

三、低壓配電網(wǎng)線損的仿真分析

分布式電源接入不同負(fù)荷分布狀態(tài)后，能夠產(chǎn)生不同的線路損耗影響，可以進(jìn)一步通過仿真實驗來完成。我們可以假設(shè)在一段距離的電網(wǎng)線路中，擁有如圖1所示的阻抗網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｔ摼W(wǎng)絡(luò)中共有

5段節(jié)點，如果我們設(shè)各節(jié)點之間的阻抗為Z=r+jx=0.2+0.415，并設(shè)總的負(fù)荷量為3.878兆瓦。

圖1 低壓配電網(wǎng)的阻抗網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

將接入點控制在圖1中的不同節(jié)點處后，接入容量分別按照當(dāng)前低壓配電網(wǎng)總負(fù)荷的15%、30%、60%、100%、200%來計算，借助專業(yè)軟件Matlab來仿真。因此，各接入容量的分布式電源在不同節(jié)點處，實現(xiàn)不同負(fù)荷分布狀態(tài)下的能耗狀況呈現(xiàn)均勻態(tài)、遞增態(tài)、遞減態(tài)和等腰態(tài)。分布式電源的接入容量與低壓配電網(wǎng)之間的總負(fù)荷進(jìn)行比較時，當(dāng)前者小于后者時，應(yīng)該適當(dāng)?shù)卦黾臃植际诫娫磥碛行Ы档偷蛪号潆娋W(wǎng)的有功網(wǎng)絡(luò)損耗。而當(dāng)前者大于后者時，應(yīng)該適當(dāng)?shù)卦黾臃植际诫娫磥碛行г黾拥蛪号潆娋W(wǎng)的有功網(wǎng)絡(luò)損耗。而分布式電源并網(wǎng)接入后能夠?qū)Φ蛪号潆娋W(wǎng)產(chǎn)生多少影響，直接與接入位置距離電源的相對距離成比例變化關(guān)系。一般情況下，如果分布式電源的接入位于主網(wǎng)干路的1/2距離至2/3的距離中，抑制線損的效果將達(dá)到最佳。當(dāng)然，分布式電源并網(wǎng)對低壓配電網(wǎng)產(chǎn)生影響還與接入容量成比例變化關(guān)系。通常，分布式電源接入容量達(dá)到總負(fù)荷的位主網(wǎng)干路的2/5或4/5時，抑制線損的效果將達(dá)到最佳。

綜上所述，分布式電源接入低壓配電網(wǎng)絡(luò)后產(chǎn)生的線損效果可以得到有效的控制。若分布式電源的容量僅為低壓配電網(wǎng)總負(fù)荷的3/5，同時對于分布式電源的接入位置距離主干線末端更近，則能夠產(chǎn)生更好的減損效果，同時處于均勻態(tài)、遞增態(tài)、遞減態(tài)、等腰態(tài)等不同分布模型中的減損效果也彼此相近。若分布式電源的容量介于低壓配電網(wǎng)總負(fù)荷的3/5以上，并與低壓配電網(wǎng)總負(fù)荷相等時，選擇距離主干線1/3到2/3的位置接入分布式電源，則能夠產(chǎn)生更良好的減損效果。在此情況下，若要靠近主干線始端或末端接入分布式電源，則會減少減損效果。若分布式電源的容量大于低壓配電網(wǎng)總負(fù)荷，特別是超過1.5倍后，接入分布式電源必然擴(kuò)大低壓電網(wǎng)系統(tǒng)的有功損耗，若要靠近主干線末端，則這樣的有功損耗必然明顯增加。

四、結(jié)語

分布式電源接入低壓配電網(wǎng)絡(luò)后，勢必影響配電系統(tǒng)的效能分布，使得整個系統(tǒng)的損耗增加。只有積極定量分析分布式電源對低壓配電網(wǎng)絡(luò)的影響，才能更好地擴(kuò)大分布式電源的性能優(yōu)點。要特別注意的是，在配電網(wǎng)絡(luò)中接入單個分布式電源與多個分布式電源所產(chǎn)生的影響是不一致的。本文的研究能夠為分布式電源規(guī)劃提供有力的理論指導(dǎo)與實際指導(dǎo)。

（作者單位為國網(wǎng)安徽省電力公司宿州供電公司）

[作者簡介：王一博（1989—），男，河南商丘人，本科，助理工程師，主要研究方向：電力營銷。]

參考文獻(xiàn)

[1] 李健，林聲宏，肖勇，黨三磊.分布式電源對低壓配電網(wǎng)線損影響的研究[J].電器與能效管理技術(shù)，2015（5）：49-52.

[2] 趙素靜.分布式電源接入對配電網(wǎng)影響及應(yīng)對措施[J].科研，2016（11）：191.